Cakrawala PendidikanNo. 2 Volume VI 1987
29
TENA.GA· ATOM Oleh IGN. Made Berata
Abstrak: Perlombaan pencarian sumber energi pacta dewasaini mengarah pada·tenaga Atom. Atom pada bagianpusatnya"disebut Inti AtoID. Inti Atom terdiri dari proton dan I1eutron. Dari kedua ikatan proton dan neutron ini terjadi lenaga ato:m. Apabila kesatuan inti itu dipecahmaka akan terjadi dua hal: 1. Memancarkan radiasi yang berupa sinar a,(3 dan 8. 2. Dapat juga memancarkanenergi berupa panas. DaTi hasil yang pertama yaitu pancaran sinara, sinar (3 dan a dapat dipergunakan dalam bidang industri, bidang pertanian dan dalam bidang kedokteran.' Sedangkan dari hasil yang kedua dapat dipergunakan sebagai sumber tena": ga yaitupembangkit tenaga listrik, tenaga penggerak kapal selam dan lain-lainnya.Dari hasil-hasil penelitian mengenai tenaga atom itu diharapkan dapat membantuPembangunan Nasional" Negara kita.
I.
PENDAHULUAN
Pada abad ke-19 iniperkembangan ilmu pengetahuan sangat pesat terutama dalam bidang sainsdan teknologi. Perhatian dunia diarahkan pada penggalian sumber-sumber energi karena adakekhawatiran akan menyusutnya minyak bumi sebagai sumber bahan bakar. Setelah diketemukan~ya tenagaatom, sinar-sinar radioaktip dan lain-lainnya yang sangat berguna untuk kepentingan hidup manusia, maka penyelidikan-penyelidikan mengenai atom dan inti atom makin diintensipkan dengan harapan banyak marifaatnya untukmensejahterakan kehidupan manusiapada masa mendatang. Tenaga atom digunakan dalam industri dan sinarsinar radioaktip dipergunakan dalam pengobatan, pertanian dan lain-lainnya. . Banyak keuntungan~keuntunganyang diperoleh dari tenaga atom itu walaupun di dalampengembangan dan penyebarluasannya banyak mendapat tantangan dan hambatan. II. MA~FAATTENAGA ATOMSEBAGAI SUMBER ENERGI Apabila kita .mendengarataumembaca perkataan tenagaalom makaakan tergambar dalampikiran kita akan born atom yang dija-
30
CakrawalaPendidikan No. 2 Volume .VIJ987
·luhkan ·di··Hiroshima Jepang menjelang··berakhirnyaperang.dunia k~dua. ··Betapa. ··dahsyatnya tenagabom tersebut .sehingga .dapat menghancurkan J epangdanmengakibatk~nJepang. menyerah.. Kesan yang timbulialah tenagaatomitusangatmengerikandandapat membinasakansegalanya.Supaya· kesan yang mengerikan itu dapat 'hilangmarilahkitabandingkandengan ·keadaaildilingkungankita sehari-hari· yangdapatmembahayakan manusia tetapi tidak terasa karena sifat-sifatyang membahayakanitu kita ketahui, sehinggahal yangberbahayaitumenjadibergunaataubermanfaat .bagi kehidupan'manusia. Dalam kehidupankita sehari-hari, .kita mempergun,akan. tenaga listrik. Tenagalistrikinisangatbermanfaatbagikehidupanmanusia untukpenerangan,angkulan,menggerakkankipas angin; alatpemanas . danlain-Iainnya yang tidak ·terhitung jumlahnya. Orang tidak takut pada listrik, walaupunkalaukita kelirumemakainyaakan dapat··menimbulkan.·'.kematian, kebakaranodan .lain-lainnya.,.Jadi·perlu kita 'pelajarikarakteristik dari 'listrik ·itu. Demikian jugahalnya dengahtenaga atom. Apabila tenaga ini kitaketahui sifat-sifatnya secarabaikdengan sendirinya .akan bermanfaatbagikehidupan .kita.Kita mendengar ataumembaca ada kapallautbertenaga atom, pembangkit tenaga listrikdengan tenaga atom, kapal selam danindustti-industribesar lainnya dengan memakaitenagaatom.Karena itukita tidakperlu cemas·dan takut akan tenagaatomatautenaga nuklir itu.Pada saatsekarang orangberlomba-lomba untuk· mencari sumber-sumber •. energi untuk menggantikan sumbertenagadariminyakbumi karena dipetkirakan ·sumber minyak bumiakan sangat berkurangpada tahundua ribuan. Orang lalumemanfaatkan tenaga matahari, tenagaangin, tenagaairbahkan sekarangdiJepang sedangdigiatkan penelitianmengenai tenaga yangdikandung >oleh guntur (halilintar). Sebenarnya bagi para sarjana' yangmengetahuibahwa materi dapat dirubah menjadi tenaga yaituberdasarkan hukumEinstein E =mC2 tidakperlu khawatir akankekurangan tenaga. Kitatidak perlupusing-pllsingmencari sumber-sumber tenaga lain. Ill. MENGAPA ATOMMEMPUNYAI ENERGITINGGI
Kitamengetahui·bahwa benda terdiridari molekul-molekul dan molekui tersusun· olehatom·atom.. Apabilaatom ini kitapelajari secara/ffiendalammaka sebuah atom akan terdiridari inti atomdandi-
Tenaga Ato 111
kelilingi. olehelektron.. elektron yang··berputar mengelilingi inti ,atom. melalui···lintasan-lintasan tertentu seperti .halnya.planit-planitmengelilingimataharidalamstlsunantata surya kita.Dapatkitalihat pada baganberikut. (Baiquni, 1961:18).
BENTUK ATOM
Sebuahatom mempunyai berat terpu!sat pada intinya sedangkan elektron-elektron· yang mengelilinginya sangat ringan.Karena itu perhatian kitapusatkanpada inti atom. Inti atom itu sangat keeil. kalau sebuah atom besarnya hanya sepersepuluh juta .ffiillimeter sedangkan.sebuah atom sebagian besar terdiri dari ruang kosongmaka dapatlah kita·kira-kirakan berapa besar inti atom itu. Menurut hasil penelitian untuk. atom yang paling sederhana, .besar jari-jari intinya kurang lebih 1,2 x lo- 15 m. Inti atom berbentuk bola yang tersusunoleh zarrah-zarrah atau partikel-partikeI yang disebut proton dan neutron di mana proton bermuatan positip, dan neutron bersifa.t netral atau tidak:bermuatan. (Baiquni, 1961:21). proton ( ; ) proton nelron
Inti atoni helium mempunyai 2 proton dan 2 netron
fntiatom hidrogin . terdiri dari sebuah proton (tidak memp~nyai netron)
CakrawalaPendidikon No.2 Volume VI 1987
32
ladi muatan 'listrikpadainti atomdibawaolehproton sedangkan berat inti atomterdiridari jumlah beratproton dan jumlah.berat neutron. Proton ~proton'danneutron-neutr()n'ataudengansingkat kita sebutzarrah-zarrah inti ataunukleon salingmengikardengan gaya..gaya yang sangatkuat dan'memQentuksusunan yang sangat rapat. Jadi berb.edadengan susunan·· atom' yang sebagianbesar berisi ruang kosong, ruang di dalam inti boleh dikatakan penuh dengan zarrah-zarrah inti, cacah proton didalam inti disebut nomor atom inti itusedangkan eacah zarrah-zarrah intidiSebut nomor massa inti. ladi inti atom tersusun oleh proto'n~proton dan neutron-neutron yang terikat menjadi satu susunan inti dengan suatu gayayang sangat kuat. Apabilakita inginmel~paskannukleon
sarjana fisika, t~rnyata sebuah i~ti tersusun oleh sejurnlah protonproton dal1 sejllIlllahneutron-neutronternyata berat intijtu tidak sarna dengan jurnlahberat proton dan jumlah neutron sebagaipel1 yu-
sunannya. Ternyataberat intiitu lebih keeil sedikit dari jumlah berat penyusun-penyusunnya.Misalnya sebuah inti terdiri dari 2prbton dan 2 neutron rnaka terjadilah sebuah . inti· yang· mengandung 2 pro-
ton dan
2neutron.Apabil~kitatirn~ang terny~ta,berat inti
yangter-
jadiitu lebih keeil dari jumlahberat 2 proton dan 2'neutron.
2 proton + 2 neutron 2xgram
Berat Inti
2ygrarn
Beratlnti ternyatalebih keeil dari (2x + 2y)gram. Kekurangah berat iniberubah, menjadi .tenaga yaitu tenaga ikat. Gaya intLini mempunyai karakteristikyang sangatkhas antara lain tidak tergantung padamuatan listrik, sehingga gaya antaraproton-proton,· proton· neutron ,dan neutron-neutron ·adalah·sama~ Sebagai gambaran yang lebih k.ongkritmisalkan kita mempunyai
atom ~X yang rnengandung Z elektron dan nuklidenya terdiri da- . riZ proton dan N -·(A-Z) neutron.makabesarnyamassa defek adalah (Arthur Bieser, 1982:377).
I
Tenaga Atom
33
8m= Z m p '+ Nm n ffi p massa proton
+ Z me - MfA, Z)
m n = massa neutron dan
Zrno = massa elektron
M(A,Z) = massa atom yang bersangkutan. Dengan mengabaikan energi ikat elektron dalamatom hidrogen.maka massa atom hidrogen dapat dituliskan dengan: ffili=mp+ffi e hingga: m = ZmH + Nm n - M(A, Z) Besarnya energi ikat intiuntuk nuklide tersebut: Etot(A,Z) = n1 x 931 Mev dan besarnya energi ikat:ll1tiper Etot(A,Z) nukleon adalah : E(A,Z) = A
Sebagai contoh untuk atom iHe yang memiliki massa atomsebesar 4,002604 sma dan mengingat mH defek.
=
1,007825 sma maka besar massa
= =
2(1,007825) + (1,008665) 0,030376 sma Sehingga energi ikat inti total E tot = (0,030376)(931) = 28,3 Mev dan E energi ikat per nukleon
m
E
4,001604
28,3 = 7,07 Mev 4
(Mega elektron volt). Bet~pa besarnya tenaga tersebut dapat kita bandingkandenganbanyaknya tenaga yang diperlukan untuk menguapkan air. Kalor uap air ialah 540 kkal/kg. Sedang tenaga ikat per nukleon
E
= 7,0, 7 x 3, 83, 10- 17 kkal -1,66 x 10-27 kg =
16, 312 x 10 10 kkal/kg
Cakrawala Pendidikan No.2 Volume VI1987
34
ladiEadalah teaagaikatperoukleondin}':atakandeagankkal/kg. Bia.·diba:ndingka~-de.sankalornyaakaD:samaQ_aa:
=
16, 312 X 1010 kkm/{(;g 540kkal/kg
300 X l06kali yaitukurang lebih tigaratus juta kali. Demikianlah terJadinya tenaga .ikat danbesarnya tenaga ikat per nukleon yangmerupakan sllatu tenagayangsRngat· besar. Sebaliknya kalau kita ingin melepaskan nukleon-nukleon itu dari ikatan tersebut maka kitaharus mengembangkan berat semula nukleon-nukleon itu. Kita harusmenambahtenagakepadanya untuk diubah menjadi materi agar berat mereka kembali seperti sediakala. lnilah tenaga yang sarna dengan tenaga ikat nukleon-nukleon itu yang harus kita pergunakan untuk melepaskannukleon-nukleon tersebut dari -ikatan inti atom. Jadi secara singkatdapatkit~ simpulkan bahwa untuk melepaskan nukleon-nu,kleon diperlukan tenaga dan. sebaliknya pada penggabungan n:ukleon-nu.kleon diperoleh tenaga yangbebas. Tenaga yang dapat .kita ·peroleh dari inti-inti atom inilah yang biasanya dinamakan tenaga atom atau lebih tepat tenaga inti atom. D.apat juga kita gambarkan sebagai berikut; (Baiqu~i, 1961 :24). =
2 proton
2 netron
inti I-Ieliul11
materi berubah menjadi.tenaga ikat
Proses.timbulnyatenaga.,d.alam.inti.atom
35
Tenaga Atom
Apabila··.·.kita.·lIleQ:garnbil·.:d~a:·:
.·ouah.. prQ;ton·~:d.an .•·.·du.a·,b.llah.··.•·nel.ltrQl1.·.~·dan kemudian menyusun mereka menjadi inti atom Helium·(~He)maka
berat inti atom iniakan kurang dariberat duabuahneutrondandua buahproton bersama. Kekurangan ·inilah .menjadi· sumber ten~ga ikatatau tenaga atom itu. Telahkita ketahui bahwa tenagaatomdiperolehdariperubahan materimenjadi tenaga. Apabila tenaga yang diperoleh dari materimateri inti itu dalam jumlahbesar dan dibebaskan dalam waktu yang sangat singkat dan didalam volume yang keeil. maka. yang. terjadi ialah suatu ledakan yang sangat dahsyat yangdapat merusak·lingkungan di sekitarnya seperti halnya bom hidrogen yangdijatuhkan di Hiroshima· Jepang. IV. PENGGUNAAN
TENAGA
ATOM
DALAM
PEM-
BANGUNAN NASIONAL
Andaikata pembebasan sejumlah tenaga yang diperoleh dilaksanakan dengan teratur maka tenaga ituakan dapat digunakanuntuk sumber tenaga dalam bidang industri atau angkatan dan juga sebagai sumber tenaga pembangkit tenaga listrik. Karena itu Pemerintah kita mengharapkan agar penggalianpenggalian sumber tenaga diintensipkan terutama tenaga yang kita peroleh dar~ atom-atom itu. Banyak hal-hal yang sangat menguntungkan bagi kitaapabilapemanfaatan tenaga atomdapatdisebarluaskan. Keuntungan-keuntungandari sumber tenagaatom ini ialah: 1. Kita tidakmembutuhkan tempat dan transportasiyangbanyak.karena dengan seJumlah satugrammateri ·itu.·sudah cukupmemberikan tenaga. Jadi'dapatmenghemat. 2. Jangka ·waktu ·yang lama. Apabila···tenaga.yang·dikandung oleh intiitukitakeluarkan· secarateratuT'maka satu·gram materi sajadapat.dipergunakanbertahufiJoOtahun. PENUTUP Setelah diadakan penelitian yang mendalam mengenai atom ternyata banyak sekali yang dapat.dimanfaatkan dariatom ituterutama tenagaatom yangdipergunakan sebagai sumber .energi. Di samping sebagai sumber tenaga juga dapatmemancarkan radiasLRadiasida-
36
Cakrawala Pendidikan No.2 Volume Vl1987
pat dipeFgunakansebagaipengawetan· bahanmakananpengobatan dan ·lain.lainnya.
DAFTARPUSTAKA 1. AchmadBaiquni, Apakah Atom flu, Universitas Jakarta, Jakarta, 1961. 2. Arthur Beiser, Concepts ofModern Physics, Tokyo International Student, Tokyo, 1982. 3. BudiSantosa, Fisikadan AlatDeteksiRadiasi, Pusdiklat Batan, Yogya,karta, 1986. 4. lndro Yuwono, Aplikosi Teknik Nuklirdi Bidang Industridan Kimia, Pusdiklat .BATA~ ,yogyakarta, . 1986! 5. Irving Keplan, Nuclear. Physics,iYapan PublicationsCom.pany, Tokyo, 1963.
